Санкт-Петербургская Государственная

Стр 1 из 12Следующая ⇒

Министерство образования Российской Федерации

Санкт-Петербургская Государственная

лесотехническая академия

Технология и оборудование ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ

ПРОИЗВОДСТВ

Методические указания, рабочая программа и контрольные задания для студентов специальности 170400 и 230100

всех форм обучения

Санкт-Петербург

2004 г.

Рассмотрены и рекомендованы к изданию методической комиссией лесоинженерного факультета Санкт-Петербургской Государственной лесотехнической академии.

«_05_» декабря 2003 г.

Составители:

кандидат технических наук, доцент

Григорьев И.В.

кандидат технических наук, доцент

Теппоев А.В.

кандидат технических наук, доцент

Б.М. Локштанов

ассистент

Жукова А.И.

Отв. редактор

кандидат технических наук, доцент

Тихонов И.И.

Рецензенты:

доктор технических наук, профессор

Шегельман И.Р. (КарНИИЛП)

доктор технических наук, профессор

Васильев С.Б. (ПетрГУ)

Содержание

Введение ………………………………………………………………………4

1. Рабочая программа курса ………………………………………………...5

Введение

Как известно, успешность функционирования любого предприятия (в том числе и лесопромышленного), помимо внешнеэкономических условий, связана с грамотным принятием управленческих решений внутри самого предприятия. Обязанность принимать решения ложится на плечи ИТР и от их квалификации на всех участках производства (транспорт, приемка, учет, хранение, переработка) будет зависеть успех деятельности предприятия в целом.

Понятно, что основа для принятия правильных решений специалистом закладывается при получении им специального образования.

Лесная, деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышленность занимает пятое место по удельному весу выпускаемой продукции среди отраслей промышленности РФ и четвертое – по объемам экспорта. В 45 субъектах Российской Федерации продукция лесопромышленного комплекса составляет от 10 до 50 процентов от общего объема промышленной продукции региона. Лесопромышленной деятельностью занимается более 20 тысяч предприятий с численностью работающих около миллиона человек. По темпам роста производства продукции лесопромышленный комплекс занимает одно из первых мест среди отраслей промышленности.

Вышесказанное позволяет утверждать, что лесная отрасль является весьма значительной для экономики РФ, а, следовательно, хорошо поставленное лесное образование на всех уровнях также является немаловажным.

Эффективность работы лесопромышленных предприятий во многом предопределяется уровнем технологии и механизации процессов. В последние годы имеет место совершенствование технологий, поступление на лесозаготовительные предприятия новых машин и оборудования отечественного и зарубежного производства.

В связи с этим, инженерно-технический персонал лесозаготовительных предприятий должен быть хорошо подготовлен к организационно-управленческой и производственной деятельности.

Курс «Технология лесозаготовительных производств» состоит из двух разделов: «Технология и оборудование лесосечных работ», «Технология и оборудование лесоскладских работ».

Рабочая программа курса приведена ниже. Студентам рекомендуется, кроме прослушивания лекций, самостоятельная проработка материала в соответствии с приведенной программой, используя рекомендуемую литературу.

Рабочая программа курса

Задания для контрольных работ и методика их выполнения

Контрольные работы выполняются после проработки соответствующих разделов дисциплины. Самостоятельный и осознанный процесс решения задач, входящих в контрольные работы, способствует усвоению содержания дисциплины, успешному выполнению курсового проекта, сдачи экзамена.

При решении задач следует приводить расчетные и технологические схемы, графики и формулы. Зачет работ производится после их защиты на кафедре. В конце каждой задачи содержится задание на исследовательскую часть, а также приведены вопросы на которые студентам заочной формы обучения следует ответить в письменном виде, а студентам очного обучения – устно подготовить к защите.

Решения задач студентами очной формы обучения на листах писчей бумаги формата А4 с рамкой в соответствии с требованиями, студентами заочной формы обучения – в тетрадях.

Задача 2. Определение рейсовой нагрузки и производительности

Трелевочного трактора.

Исходные данные для расчета приведены в табл. 2. Вариант задания выбирается по последней цифре номера зачетной книжки.

Объем пачки, трелюемой трактором, должен соответствовать силе тяги на крюке, тяговому усилию лебедки, силе тяги трактора по сцеплению и допустимой грузоподъемности. Эти данные берутся из технической характеристики, указанной в задании машины (табл. П.6, приложения). На рис. 4 приведена схема для расчета нагрузки на рейс трактора.

Уравнение равномерного движения трактора с пачкой:

(24)

Касательная сила тяги определяется по выражению:

, (25)

где: N – мощность двигателя трактора, Вт, η _ТР – КПД трансмиссии; v_Р – скорость движения трактора на второй передаче, м/с (приложение П.6).

Отсюда вес трелюемой пачки:

(26)

где: F_k – касательная сила тяги трактора, Н; Р – эксплуатационный вес трактора, Н; k – коэффициент распределения веса трелюемой пачки между трактором и волоком (приложение табл. П.7); Q – вес трелюемой пачки, Н.

Коэффициенты сопротивления движению трактора: зимой j_т=0, 09…0, 18; летом – 0, 14…0, 25; пачки при трелевке хлыстами зимой j_п=0, 50, летом – 0, 70; при трелевке деревьями зимой и летом j_п=0, 90; a ‑ угол уклона пути движения трактора с пачкой, град.

Рис. 4. Схема расчета рейсовой нагрузки на трелевочный трактор

Сила тяги по сцеплению движителя трактора с грунтом определяется:

(27)

где: m ‑ коэффициент сцепления движителя с грунтом или снегом (летом m=0, 4…0, 8; зимой m=0, 3…0, 5).

Условия ограничения по сцеплению:

F_сц> F_k. (28)

Если это условие не выполняется, то в формулу для определения веса пачки вместо F_к подставляется F_сц.

Условие ограничения по допускаемой грузоподъемности трактора:

, (29)

где: q – грузоподъемность трактора (берется из технической характеристики, табл. П.6 приложения), Н.

Проверка ограничения трелюемой пачки по тяговому усилию лебедки производится по следующей формуле:

(30)

где: F_л – тяговое усилие лебедки, Н; b ‑ угол наклона щита при затаскивании пачки (30°).

За расчетную рейсовую нагрузку принимается наименьшая величина Q_п.

Объем древесины в трелюемой пачки определяется по формуле:

(31)

где: Q_п – расчетная рейсовая нагрузка, кН; V_п – объем трелюемой пачки, м³; b_к – доля веса пачки, приходящаяся на крону (0, 13 – 0, 3); b_кр доля веса пачки, приходящаяся на кору (0, 08 … 0, 12); r ‑ объемный вес древесины, кН/м³, определяется как средневзвешенная величина для свежесрубленной древесины, исходя из породного состава насаждения.

, (32)

где: п – число пород древесины в насаждении, р_i – доля (вес) i-той породы в насаждении; r_i – объемный вес i-той породы древесины, кН/м³ (определяется по приложению П. 10); 10 – сумма долей всех лесообразующих пород по таксационному описанию.

Производительность трелевочного трактора может быть определена:

(33)

где: j₂ – коэффициент использования расчетного объема пачки (0, 8…0, 9); Т_ц – время цикла трелевки пачки леса, с.

(34)

где: t₁ – время холостого хода трактора, с; t₂ – время формирования пачки, с; t₃ – время движения трактора с грузом, с; t₄ – время разгрузки пачки, с;

Движение трактора с грузом можно принять на второй, без груза – на третьей передаче. Время движения трактора в рабочем и холостом направлении определяется как:

(35)

где: l_ср – среднее расстояние трелевки, м (берется из задания); v – средняя скорость движения трактора, м/с. Средняя скорость движения определяется по формуле:

(36)

где: v_II и v_III – соответственно скорости движения трактора на второй и третьей передаче (берется их характеристики трактора), м/с.

Значения t₂ и t₄ определяются по эмпирическим формулам:

Для тракторов со скользящим канатно-чокерным оборудованием:

, (37)

, (38)

Для бесчокерных трелевочных тракторов:

, (39)

, (40)

Для трелевочных тракторов с пачковым захватом:

. (41)

Время разгрузки пачки для тракторов с пачковым захватом определяется аналогично бесчокерным тракторам по формуле (40).

В формулах (36) – (40) обозначены: l — среднее расстояние подачи собирающего каната от трактора к месту чокеровки, м (берется из задания); V_x — средний объем хлыста, м³ (берется из задания); п — количество рабочих, участвующих в чокеровке (выбирается самостоятельно); q_га — ликвидный запас древесины на 1га, м³; к_ф.п. — коэффициент формирования пачки, при выполнении в один прием – 1; в два приема – 1, 2—1, 5; в три приема – 1, 7—2, 0.

Сменная производительность трактора определяется как:

(42)

где: t – число часов в смене (8 ч.); j₁ – коэффициент использования рабочего времени (летом – 0, 9; зимой – 0, 85).

Исследовательская часть.

Используя формулу (26) требуется рассчитать вес трелюемой пачки при трелевке хлыстов за вершины, за комли, трелевке деревьев за комли, при прочих равных условиях.

Контрольные вопросы:

Для четных вариантов:

1. Перечислите виды и способы трелевки.

2. Перечислите состав технологического оборудования и опишите технологию работы трелевочных тракторов со скользящим канатно-чокерным оборудованием.

3. От чего зависит среднее расстояние трелевки.

Для нечетных вариантов:

1. Перечислите и опишите основные характеристики работы первичного транспорта леса (грузооборот, грузовая работа, грузонапряженность, коэффициент пробега).

2. В каких случаях применяются тракторы с пачковым захватом, опишите их технологическое оборудование.

Таблица 2

Исходные данные для определения рейсовой нагрузки и производительности трелевочных машин

Показатель	Вариант

марка машины	ТДТ-55	ТТ-4М	ТБ-1М	ЛТ-157	ТБ-1М	ЛТ-18Г	ТДТ-55	ТТ-4М	ЛТ-157	К-703
способ трелевки	вершинами	вершинами	комлями	комлями	вершинами	вершинами	комлями	комлями	вершинами	комлями
состав насаждений	5Е2Ос2Б1С	6С2Б2Ос	3С3Е2Б2Ос	3С3Б2Е2Ос	5С3Е1Б1Ос
средний объем хлыста, м³	0, 25	0, 40	0, 45	0, 50	0, 35	0, 42	0, 40	0, 45	0, 60	0, 65
вид трелюемого леса	хлысты	деревья	хлысты	деревья	хлысты	деревья	хлысты	деревья	хлысты	деревья
уклон волока °
температура воздуха °С	-20	-15	-18	+10	-14	+16	+18	-10	+15	+20
коэффициент сцепления движителя с грунтом	0, 35	0, 30	0, 42	0, 45	0, 44	0, 46	0, 60	0, 40	0, 46	0, 65
расстояние подачи собирающего каната, м
Запас леса на га, м³
среднее расстояние трелевки, м

Задача 3. Трелевка леса

Исследовательская часть

Используя формулы (57), (58), (59), (60) и (61) требуется рассчитать максимально возможное расстояние между мачтами канатной установки при прочих равных условиях, производя итерацию с шагом 25 метров. Построить график величины полного натяжения в несущем канате, в зависимости от расстояния между мачтами.

Расчет несущего каната производится на разрывное усилие (Z_разр), исходя из величины полного натяжения, которое определяется по формуле:

, (57)

где: Н – горизонтальная составляющая, Н; V – вертикальная составляющая, Н.

, (58)

, (59)

где: Q – нагрузка на канат, Н; q_н – вес 1 м несущего каната, берется из табл. П. 17 приложения.

(60)

, (61)

где: k_з – коэффициент запаса прочности, 3, 0…3, 5.

Контрольные вопросы:

Для четных вариантов:

1. Перечислите признаки классификации канатных трелевочных установок.

2. Опишите область применения канатных трелевочных установок.

3. Какие типы канатов применяются в канатных трелевочных установках и почему.

Для нечетных вариантов.

1. Как классифицируются канатно-рельсовые дороги.

2. Какова область применения канатно-рельсовых дорог.

3. Опишите технологию работы канатных трелевочных установок в заболоченных и горных местностях.

Таблица 3

Исследовательская часть

Используя формулы (10), (4) и (104), рассчитать усилия резания при стандартных числах зубьев пилы (48, 60, 72) при прочих равных условиях. Построить график зависимости усилия резания от числа зубьев.

Контрольные вопросы:

Для четных вариантов:

1. Перечислите виды пилопродукции получаемые при продольной распиловке круглых лесоматериалов.

2. В чем отличие доски от бруса, бруска.

3. Исходя из каких принципов проектируются подающие механизмы станков для продольной распиловки.

Для нечетных вариантов:

1. Как классифицируются станки для продольной распиловки.

2. Перечислите виды шпалопродукции.

3. Какие методы раскроя применяются при продольной распиловке круглых лесоматериалов.

Рис. 9 Роторный окорочный станок

1 – роторная кольцевая головка; 2 – кулачек (коросниматель); 3 – подающий приводной валец

Угловую скорость вращения кольцевой головки можно определить по формуле (с^-1):

(116)

Наибольшая скорость окаривания (м/с) (скорость кромки короснимателя при окорке наибольшего по диаметру кряжа) рассчитывается как:

, (117)

где: d_max – наибольший диаметр кряжа без коры, м

Усилие прижима короснимателя к обрабатываемой поверхности кряжа, Н:

Р_п=r₂В, (118)

где: r₂ – удельное давление прижима короснимателя, r₂=(20 – 35) Н/мм.

Усилие на одном короснимателе, касательное к поверхности кряжа определится как:

Р_к=r₀b+Р¢ +mР_П или Р_к=r₀b+Р¢ +mr₂В, (119)

где: m ‑ коэффициент трения между короснимателем и обрабатываемой поверхностью (m=0, 16 – 0, 25); r₀ – удельное сопротивление сдвигу коры (приложение табл. П.8) Н/м; Р¢ – усилие, необходимое для перерезания волокон коры (Приложение табл. П.9), Н.

С учетом коэффициента перекрытия стружки получим:

Р_к=В[(1-j_n)r₀+mr₂]+Р¢, (120)

Усилие, необходимое для продольного перемещения кряжа Р_пр (Н), определим как:

Р_пр=r₂Вzm+n_вmgк₃w_в, (121)

где: n_в – количество подающих приводных вальцов; m – масса наибольшего окариваемого бревна, кг; g – ускорение свободного падения (g=9, 81 м/с²); к₃ – коэффициент запаса (к₃=1, 5 – 2, 0); w_в – коэффициент сопротивления движению вальца, который может быть принят w_в=0, 1.

, (122)

где: d_max – максимальный диаметр окариваемых бревен, м; l_max – максимальная длина окариваемых бревен, м; g ‑ плотность древесины, кг/м³; (приложение табл. П.9).

Мощность двигателя привода кольцевой головки, N_p (кВт) может быть определена по формуле:

, (123)

где: Р_к – усилие на короснимателе, Н; z – количество короснимателей, v_max – скорость окаривания; h ‑ коэффициент полезного действия (h=0, 9 – 0, 95); G_р – вес ротора, Н; m_п – коэффициент трения (0, 01); v_p – скорость вращения ротора, м/с, можно считать, что v_p =1, 5 v_тах.

Мощность двигателя механизма продольного перемещения кряжа N_в, кВт:

, кВт (124)

где: h ‑ КПД (h=0, 80 –0, 85).

Исследовательская часть:

Используя формулу (109) рассчитать усилия на одном короснимателе для всех состояний древесины по приложению табл. П. 9.

Контрольные вопросы:

Для четных вариантов:

1. Перечислите виды и способы окорки.

2. Что такое коэффициент перекрытия роторного окорочного станка и от чего он зависит.

3. Как классифицируются окорочные барабаны.

Для нечетных вариантов:

1. Перечислите виды механической окорки.

2. Опишите технологию и область применения гидравлической и пневматической окорки.

3. Какие параметры предмета труда оказывают наибольшее влияние на параметры окорочного оборудования.

Таблица 8

Исходные данные для расчета мощности двигателей привода кольцевой головки

и механизма подачи окорочного станка

Параметры	Обозначение	Варианты

Порода древесины		дуб	ель	сосна	береза	осина	листв.	Ель	сосна	береза	дуб
Состояние древесины	‑	Мерзлая	Мерзлая	Сплавная	Свежесрублен.	Свежесрублен.	Мерзлая	Полу-сухая	Сплавная	Свежесрублен.	Мерзлая
Средний диаметр кряжа, см	d_ср
Максимальный диаметр кряжа, см	d_max
Средняя длина кряжа, м	l_ср
Максимальная длина кряжа, м	l_max
Сменная производительность, станка	П₀
Вес ротора, кг	G_р
Коэффициент перекрытия	j_n	0, 4	0, 2	0, 3	0, 4	0, 5	0, 2	0, 3	0, 4	0, 5	0, 4
Длина рабочей кромки короснимателя, мм	В
Количество короснимателей	z
Количество подающих вальцов	n_в

Таблица 9

Исходные данные для расчета окорочного барабана

Параметры	Варианты

Порода древесины	ель	ель	сосна	береза	осина	листв.	Ель	сосна	береза	береза
Состояние древесины	Сплавная	Мерзлая	Сплавная	Свежесрублен.	Свежесрублен.	Мерзлая	Полу-сухая	Сплавная	Свежесрублен.	Мерзлая
Количество секций
Диаметр барабана
Длина барабана (секции), м
Длина окариваемых бревен, м		1, 5		1, 5	1, 2	1, 5	1, 2	1, 5
К_w	0, 8	0, 8	0, 8	0, 8	0, 7	0, 7	0, 7	0, 7	0, 6	0, 6
Коэффициент заполнения К_з первой секции: второй секции	0, 6 0, 44	0, 5 -	0, 6 0, 44	0, 5 -	0, 6 0, 44	0, 44 -	0, 6 0, 44	0, 44 -	0, 6 0, 44	0, 5 -
Толщина обечайки, мм
Время нахождения древесины в барабане, час	0, 8	0, 4	0, 65	0, 35	0, 55	0, 65	0, 9	0, 7	1, 1	1, 0

ПРИЛОЖЕНИЯ

Таблица П. 1

Параметры пильных цепей

Параметр	ПЦУ-15	ПЦУ-10, 26	ПЦУ-9, 3	ПЦУ-8, 25
Вес 1 пог.м, Н/м	3, 83	3, 33	3, 2	3, 1
Толщина звеньев, мм: Боковых, δ ₁ Средних δ ₂	1, 5 1, 8	1, 65 1, 65	1, 47 1, 47	1, 27 1, 27
Высота звеньев в опасном сечении, мм: Крайних, h₁ Средних, h₂	12, 0 14, 0	8, 0 11, 0	8, 0 11, 0	7, 0 10, 0
Диаметры отверстий, мм: В боковых звеньях, d₁ Зенковки, d₂ В средних звеньях, d₃	4, 0 5, 0 6, 3	3, 3 4, 2 4, 8	3, 2 4, 2 4, 8	3, 0 3, 9 4, 6
Глубина зенковки, мм b	0, 5	0, 5	0, 5	0, 5

Таблица П. 2

Поправочные коэффициенты a_п, учитывающие породу древесины

Порода древесины	a_п	Порода древесины	a_п
Сосна	1, 0	Лиственница	1, 1
Ель	0, 9…1, 0	Бук	1, 3…1, 5
Береза	1, 2…1, 3	Ясень	1, 5…2, 0
Осина	0, 85	Липа	0, 8
Дуб	1, 5…1, 6	Ольха	1, 0…1, 005

Таблица П. 3

Поправочный коэффициент a_w, учитывающий влажность древесины

Состояние древесины	Абсолютная влажность, %	a_w
Очень сухая	5…8	1, 1
Сухая	10…15	1, 0…1, 05
Полусухая (воздушно-сухая)	25…30	095…1, 0
Сырая (свежесрубленная)	50…70	0, 9
Мокрая (сплавная)	70…150	0, 8…0, 85

Таблица П. 4

Поправочные коэффициенты a_r, учитывающие

затупление пильной цепи

Продолжительность работы цепи после заточки, ч.
a_r	1, 0	1, 2	1, 3	1, 4	1, 5	1, 6	1, 7

Таблица П. 5

Значения коэффициента К_с

Способ валки	Значения коэффициента К_с при среднем объеме хлыста, м³
0, 14-0, 21	0, 22-0, 29	0, 30-0, 39	0, 40-0, 49	0, 50-0, 75	0, 76-1, 10	1, 11 и более
Одним рабочим	6, 67	5, 00	4, 00	3, 34	2, 86	2, 50	2, 22
С помощником	3, 34	2, 50	2, 00	1, 67	1, 43	1, 25	1, 11

Таблица П.6

Показатель	Марка трактора
ТДТ-55А	ТТ-4М	ТБ-1М	ЛП-18Г	ЛТ-157	К-703
Масса, т	9, 8	14, 5	12, 0	15, 6	9, 9	15, 0
Скорости на передачах, м/с: I II III IV V	0, 7 0, 92 1, 20 1, 85 3, 06	0, 61 0, 72 0, 93 1, 28 1, 40	0, 7 0, 92 1, 20 1, 85 3, 06	0, 61 0, 72 0, 93 1, 28 1, 40	1, 43 2, 10 2, 52 3, 80 4, 40	0, 96 1, 05 1, 26 1, 52 1, 68
Допустимая вертикальная нагрузка на коник, т	4, 0	6, 0	4, 0	5, 0	2, 0	5, 0
Тяговое усилие лебедки, кН	72, 5	130, 0	-	-	72, 5	120, 0
Мощность двигателя, кВт	73, 6	96, 0	73, 6	96, 0

Таблица П. 7

Значение коэффициентов распределения веса трелюемой пачки между трелевочным механизмом волоком

Объем хлыста, м³	Значение К при трелевке	Объем хлыста, м³	Значение К при трелевке
Вершинами вперед	Комлями вперед	Вершинами вперед	Комлями вперед
0, 2	0, 39	0, 72	0, 6	0, 24	0, 64
0, 3	0, 32	0, 68	0, 7	0, 23	0, 64
0, 4	0, 26	0, 65	0, 8 и более	0, 23	0, 63
0, 5	0, 24	0, 64

Таблица П. 8

Круглые пилы (ГОСТ 980-80)

Размеры, мм	Число зубьев
Диаметр	Толщина	При продольном пилении	При поперечном пилении
	1, 4 1, 6 1, 8	48, 60	72, 96
	2, 0 2, 2	48, 60
	2, 0 2, 2 2, 5	48, 60
	2, 0 2, 2 2, 5	48, 60	72, 96, 120
450, 500	2, 2 2, 5 2, 8	48, 60	72, 96, 120
	2, 5 2, 8	48, 60	72, 120
630, 710	2, 5 2, 8 3, 0 3, 2	48, 60	72, 120
	3, 2 3, 6	48, 60	72, 120
	3, 2 3, 6 4, 0	48, 60	72, 120
	3, 6 4, 0 4, 5	48, 72	72, 120
	2, 4 5, 0	48, 72	72, 120
	5, 0 5, 5		72, 120
	5, 0 5, 5	-	72, 96, 120
	5, 0 5, 5	-	72, 96, 120

Таблица П. 9

Министерство образования Российской Федерации

Санкт-Петербургская Государственная

лесотехническая академия

Технология и оборудование ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ

ПРОИЗВОДСТВ

Методические указания, рабочая программа и контрольные задания для студентов специальности 170400 и 230100

всех форм обучения

Санкт-Петербург

2004 г.

«_05_» декабря 2003 г.

Составители:

кандидат технических наук, доцент

Григорьев И.В.

кандидат технических наук, доцент

Теппоев А.В.

кандидат технических наук, доцент

Б.М. Локштанов

ассистент

Жукова А.И.

Отв. редактор

кандидат технических наук, доцент

Тихонов И.И.

Рецензенты:

доктор технических наук, профессор

Шегельман И.Р. (КарНИИЛП)

доктор технических наук, профессор

Васильев С.Б. (ПетрГУ)

Содержание

Введение ………………………………………………………………………4

1. Рабочая программа курса ………………………………………………...5

Введение

Рабочая программа курса

12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒